Chapitre 4 : Caractérisation spatiale des contaminations en
4.4 Caractérisation isotopique des nitrates des eaux souterraines
Pour ces analyses isotopiques, les échantillons ont été sélectionnés afin d’être représentatifs des deux formations aquifères (Crétacé et Dano-Paléocène) mais aussi des différentes concentrations mesurées lors de la campagne de 2011.
Concentration en NO3 vs δ15N
Les compositions isotopiques de l’azote des nitrates sont présentées en fonction des concentrations sur la Figure 4-11 afin de visualiser facilement quelles sont les eaux susceptibles d’alimenter en nitrate la source du Marseillon.
Les concentrations en nitrates sont très variables au sein de l’anticlinal d’Audignon, comme il a été vu précédemment, allant de 8 mg/L pour les eaux de Montsoué Cuma à 49 mg/L à Maylis Saint Germain, Les δ15N varient entre 5.6‰ (Saint Aubin Source de Peyradère) et 11‰ Audignon.
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Figure 4-11 : Concentrations et composition isotopique de l’azote des nitrates des eaux souterraines régionales du Crétacé et de l’Eocène-Paléocène (les figurés vides correspondent aux
échantillons non prélevés en juillet-aout 2011)
- Les eaux du Marseillon représentées par les forages F1 et F2 et les eaux de la lagune (SM)
sont caractérisées par des δ15N très proches, respectivement de 8, 8.3 et 9.2 ‰.
- Les eaux d’Eyres-Moncube, Montaut et Maylis St Germain présentent des nitrates avec
des concentrations variables mais caractérisés par des δ15N égaux avec respectivement 9.4, 9.4 et 9.5‰. Ces valeurs de δ15N sont également très proches de celles de la lagune du Marseillon (9.2 ‰).
- D’un autre côté les eaux de Banos, Montsoué Bahus, Montsoué Labarthe et Fargues,
présentent également des valeurs de δ15N très proches des eaux du Marseillon malgré des concentrations inférieures.
- Les eaux de St Aubin Sartou et de Sarraziet qui présentent des concentrations supérieures
ou égales à celles du Marseillon sont caractérisées par des δ15N légèrement inférieures de 7.1 et 6.9 ‰.
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- Les eaux de la source de Saint Aubin Peyradère et des forages de Montsoué Cuma et
Maylis Lacrouts présentent des concentrations et des δ15N inférieurs à ceux du Marseillon.
- Les eaux de Sainte Colombe et du forage d’irrigation d’Audignon F3 (cadre violet)
présentent à la fois des concentrations inférieures et des δ15N supérieures aux eaux de Marseillon. Ces différences peuvent être dues à des processus de dénitrification qui pourraient affecter les nitrates au cours de leur trajet.
Afin de mieux caractériser les processus affectant les nitrates, les résultats de δ18O sont présentés en fonction des δ15N dans la Figure 4-12
δ15N vs δ18O
L’ensemble des échantillons des eaux souterraines (Crétacé et Dano-Paléocène) de l’anticlinal d’Audignon présentent des δ15N compris entre + 5.7 et + 11.4 ‰ et des δ18O entre + 2.9 et 8.5 ‰. Ces valeurs ne reflètent pas la contribution d’engrais de type nitrate, ni des nitrates atmosphériques.
Les δ18O attendus pour des nitrates issus de la nitrification ont été calculés à ≈ 4 ‰ à partir des valeurs de δ18O-H2O des eaux de pluies de Dax (Millot et al., 2010). Les valeurs de δ18O mesurées dans les eaux souterraines sont pour la grande majorité, supérieures à cette valeur. Afin de mieux distinguer les différents prélèvements, un zoom de la Figure 4-12 est proposé (Figure 4-13).
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Figure 4-12 : Compositions isotopiques de l’azote et de l’oxygène des nitrates des eaux souterraines régionales du Crétacé (losanges) et du Dano-Paléocène (carrés) et valeurs attendues
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Figure 4-13 : Zoom sur les compositions isotopiques de l’azote et de l’oxygène des nitrates des eaux souterraines régionales du Crétacé (losanges) et du Dano-Paléocène (carrés)
On constate alors que les nitrates des eaux souterraines étudiées se répartissent entre deux pôles, l’un caractérisé par des δ15N et δ18O faibles (respectivement +5.7‰ et + 2.9‰) et un autre avec des valeurs enrichies à la fois en δ15N et δ18O (jusqu’à +11.4 et +8,5 ‰).
On peut alors identifier deux groupes sur la base des valeurs de δ18O, nommé arbitrairement ESR1 (eaux souterraines 1) et ESR2 (eaux souterraines 2).
- Un groupe d’eaux souterraines caractérisés par des δ18O < 4 ‰ (ESR2) et donc compatibles avec une origine de nitrification et des δ18O > 4‰ qui impliquent d’autre processus (dénitrification, mélange).
Les δ15N des nitrates du premier groupe varient de +5.7 à + 8.2‰. Pour les plus faibles valeurs (Montsoué Cuma Saint Aubin Peyradère) plusieurs sources d’azote peuvent être à l’origine de la nitrification : l’azote organique des sols, les engrais ammonium et les déchets organiques type « fumiers et eaux usées ». Compte tenu des δ15N plus élevés de St Aubin Sartout, Maylis Lacrouts et Montsoué Labarthe ainsi que les concentrations en nitrates allant
ESR1 ESR2
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jusqu’à 24.4 mg/L (Figure 4-11), une nitrification à partir de déchets organiques, de type fumier et eaux usées (animales ou domestiques) semble plus cohérente.
- L’autre groupe (ESR1) est caractérisé par des δ15N allant de 7.9 à 11.4‰ et des δ18O de 6.4 à 8.5‰. Ces valeurs sont typiquement associées à des nitrates ayant subi de la dénitrification. Deux hypothèses peuvent alors être formulées :
1) des nitrates issus de la nitrification de déchets organiques (même composition isotopique que le groupe 1) et,
2) des nitrates ayant déjà subi de la dénitrification avant d’alimenter les eaux souterraines, par exemple dans les sols.
Cependant, mises à part les eaux de Saint Aubin Sartout qui présentent une concentration en nitrate de 24.4 mg/L, toutes les eaux du 2ème groupe sont plus riches en nitrates que celles du 1er groupe. Il apparait donc plus probable que les signatures isotopiques des eaux du second groupe, dont les eaux du Marseillon, soient le résultat d’un mélange avec des eaux dénitrifiées présentant des δ15N et δ18O supérieurs à 8‰ et 7‰. De telles valeurs ont été largement rencontrées sur les eaux de surface (Gabas, Laudon, Drains et Fossés).
Les nitrates des eaux du Marseillon d’après ces données isotopiques apparaissent comme étant un mélange entre un pôle profond, caractérisé par des nitrates issus dont la composition isotopique reflète une nitrification de déchets organiques (eaux usées domestiques, fumiers ou lisiers) et un pôle de surface caractérisé par des δ15N et δ18O élevés trahissant des processus de dénitrification.
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